JP3930619B2

JP3930619B2 - カムベルト張力調整装置の取付構造

Info

Publication number: JP3930619B2
Application number: JP24765897A
Authority: JP
Inventors: 仁志村松; 平二丸山
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1997-08-28
Filing date: 1997-08-28
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2017-08-28
Also published as: JPH1172023A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、可変バルブタイミング機構を有する直列４気筒エンジンにおいて、このエンジンのカムシャフトを回転させるカムベルトの張力を調整するカムベルト張力調整装置の取付構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、直列４気筒エンジンの吸気及び排気バルブを開閉させる吸気用・排気用カムシャフトが、クランクシャフトの駆動力により回転させるようになっている。
【０００３】
すなわち、この吸気用・排気用カムシャフトとクランクシャフトとの端部にそれぞれ吸気用・排気用カムプーリ及びクランクプーリが設けられ、これら各プーリの間にカムベルトが掛け渡され、この吸気用カムプーリには可変バルブタイミング機構が設けられている。勿論、排気用カムプーリに可変バルブタイミング機構を設けることもできる。
【０００４】
これにより、このクランクシャフトの駆動力をカムベルトを介して吸気用・排気用カムシャフトに伝達し、これら吸気用・排気用カムシャフトを回転させることにより、吸気及び排気バルブを開閉させて吸気及び排気を所定のタイミングで行うようにしている。
【０００５】
この際には、可変バルブタイミング機構により、エンジンの回転数に応じて、クランクシャフトの角度に対する吸気用カムシャフトの角度が可変されるようになっており、脈動波等を利用することにより、燃焼効率を向上させるようにしている。例えば、高速になるに従って、可変バルブタイミング機構にて吸気タイミングを早くすることで、排気の脈動波を利用して燃焼室内の燃焼ガスを吸い出し、この燃焼室へ混合気が吸い込まれ易くし、燃焼効率を向上させるようにしている。
【０００６】
また、かかる駆動時におけるカムベルトの振れ等を防止するため、このカムベルトの張力を調整するカムベルト張力調整装置が設けられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者らは、かかる可変バルブタイミング機構を有する直列４気筒以下の気筒数のエンジンにおいて、カムベルト張力調整装置が単にボルト止めされているだけでは、位置決め精度が良好でないため、カムベルトによる騒音が大きくなることを発見した。
【０００８】
すなわち、可変バルブタイミング機構を有する直列４気筒エンジンの、カムシャフト回転位置に対する駆動トルク（カムベルトの張力）の関係を図６及び図７に示す。図６には、可変バルブタイミング機構の進角が０°の場合を示し、各気筒毎のカム山による４つのトルク山Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄができ、各トルク山Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ毎には、排気時と吸気時における排気時トルク山Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１、吸気時トルク山Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２が生じている。これが、図７に示すように、可変バルブタイミング機構の進角が５０°になると、排気タイミングと吸気タイミングが接近するため、上記排気時トルク山Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１、吸気時トルク山Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２がそれぞれ重なって４つの大きなトルク山Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈができる。従って、可変バルブタイミング機構の進角が大きくなるに従い、カムベルト張力の変動ΔＴが大きくなる。ちなみに、可変バルブタイミング機構を有する直列６気筒エンジンでは、各トルク山の間が接近するため、そのカムベルト張力変動は、その値ΔＴより小さくなる。
【０００９】
そして、かかるカムベルト張力変動ΔＴを有する装置の騒音のグラフを図８に示す。この図８は、静的ベルト張力に対する聴感評価の関係を示すもので、特性線Ｊは、ブーン音（カムベルトがブーンとなる音）、特性線Ｋは、ジャッジャ音（カムベルトがジャッジャとなる音）を示す。これによれば、ブーン音は、静的ベルト張力が大きくなるに従い、聴感評点が良くなり、又、ジャッジャ音は、静的ベルト張力が大きくなるに従い、聴感評点が悪くなる。このように相反する特性を有する音が生じる。従って、それらのブーン音とジャッジャ音の両方を聴感評点の良好レベルより良くするためには、静的ベルト張力を範囲Ｌ１内に納めなければならない。
【００１０】
しかし、従来ではカムベルト張力調整装置が単にボルト止めされているだけであるため、カムベルト張力調整装置の取付位置がバラ付くことにより、静的ベルト張力は範囲Ｌ２でバラ付いていた。従って、聴感評点の良好レベルより下がる場合があり、騒音が生じる場合があった。
【００１１】
換言すれば、直列６気筒エンジンでは、可変バルブタイミング機構の進角を進めても、カムベルト張力変動が上記値ΔＴより小さいことから、図８に示すような特性線にはならず、静的ベルト張力が範囲Ｌ２内でバラ付いたとしても騒音問題は生じない。
【００１２】
従って、本発明者らが、可変バルブタイミング機構を有する直列４気筒以下の気筒数のエンジンにおいて従来の取付構造では、騒音が発生することを発見した。
【００１３】
そこで、この発明は、可変バルブタイミング機構を有する直列４気筒以下の気筒数のエンジンにおいてカムベルトの騒音を防止するカムベルト張力調整装置の取付構造を提供することを課題としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を達成するために、請求項１に記載の発明は、可変バルブタイミング機構を有する直列４気筒以下の気筒数のエンジンにカムシャフトを回転させるカムベルトが設けられ、該カムベルトの張力を調整するカムベルト張力調整装置の取付構造において、該カムベルト張力調整装置は、前記カムベルトに接触するテンションローラが可動自在に設けられ、該テンションローラをカムベルト側に押圧する押圧部を有する張力調整装置本体が設けられ、該張力調整装置本体がベース体に印篭構造により位置決めされて取り付けられたカムベルト張力調整装置の取付構造としたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の構成に加え、前記印篭構造は、少なくとの２つのピンリングが前記張力調整装置本体とベース体との間に嵌合されて介在していることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
［発明の実施の形態１］
図１乃至図３には、この発明の実施の形態１を示す。
【００１８】
まず構成について説明すると、この実施の形態１は、可変バルブタイミング機構を有する４気筒４サイクルエンジンに、この発明が適用されたものである。
【００１９】
すなわち、図３中符号１は、４気筒４サイクルエンジンのシリンダブロックで、このシリンダブロック１の上側にシリンダヘッド２がヘッドボルト３により取り付けられている。そのシリンダブロック１には、シリンダ室４が形成され、このシリンダ室４内にピストン５が上下動自在に配設されている。
【００２０】
また、シリンダヘッド２には、吸気ポート６及び排気ポート７が形成され、これら各ポート６，７の、燃焼室８に臨む開口６ａ，７ａが吸気バルブ９及び排気バルブ１０により開閉されるようになっている。
【００２１】
これら各バルブ９，１０は、コイルスプリング１１，１２により、開口６ａ，７ａを閉じる方向に付勢され、吸気用カムシャフト１３及び排気用カムシャフト１４により、開閉駆動されるようになっている。
【００２２】
これら吸気用・排気用カムシャフト１３，１４とクランクシャフト１６との端部にそれぞれ吸気用・排気用カムプーリ１８，１９及びクランクプーリ２０が設けられ、これら各プーリ１８，１９，２０及び３つの中間プーリ２１，２２，２３の間にカムベルト２５が掛け渡されることにより、このカムベルト２５を介してクランクシャフト１６の駆動力が吸気用・排気用カムシャフト１３，１４に伝達されるようになっている。
【００２３】
そして、可変バルブタイミング機構２６がこの実施の形態１では、吸気用カムプーリ１８側に設けられ、吸気用カムプーリ１８とクランクシャフト１６との相対速度をエンジン回転数に応じて変化させることができるようにして、吸気タイミングを可変できるようにしている。勿論、可変バルブタイミング機構２６は排気用カムプーリ１９側のみに設けたり、両カムプーリ１８，１９に設けたりすることもできる。
【００２４】
また、このカムベルト２５の張力を調整するカムベルト張力調整装置２８が配設されている。このカムベルト張力調整装置２８は、「ベース体」としてのシリンダブロック１に設けられた回転軸２９にアーム３０が回動自在に配設され、このアーム３０の先端部にテンションローラ３１が軸３２を中心に回転自在に設けられている。そして、このテンションローラ３１が張力調整装置本体３３からの押圧力によりカムベルト２５に押し付けられて、このカムベルト２５の張力が調整されるようになっている。
【００２５】
この張力調整装置本体３３には、押圧ロッド３４が突出され、この押圧ロッド３４が張力調整装置本体３３内に設けられた図示省略の付勢手段により突出方向に付勢されている。この押圧ロッド３４は突出量が変化するに従って押圧力が変化するようになっている。そして、この張力調整装置本体３３は、図２に示すようにシリンダブロック１に固定されている。
【００２６】
すなわち、張力調整装置本体３３には、円筒状の一対のピンリング３５が下方に向けて突設され、これらピンリング３５がシリンダブロック１に形成された嵌合凹部１ａに嵌合されることにより、かかる印篭構造にて張力調整装置本体３３が所定の位置に位置決めされている。そして、張力調整装置本体３３に形成された挿通孔３３ａ及びピンリング３５にボルト３６が挿通され、このボルト３６がシリンダブロック１に形成された雌ネジ部１ｂに螺合されることにより、この張力調整装置本体３３が所定の位置に固定されるようになっている。
【００２７】
この取付けにより、アーム３０の回転軸２９から押圧ロッド３４先端までの距離Ｌが所定の値に設定されると共に、押圧ロッド３４の中心線Ｏが、アーム３０の回転軸２９と押圧ロッド３４先端とを結ぶ線Ｐに垂直な線に対して角度αの範囲内に納まるようになっている。
【００２８】
次に、作用について説明する。
【００２９】
エンジンのクランクシャフト１６が回転されると、このクランクシャフト１６の駆動力がカムベルト２５を介して吸気用・排気用カムシャフト１３，１４に伝達され、これら吸気用・排気用カムシャフト１３，１４を回転させることにより、吸気及び排気バルブ９，１０を開閉させて吸気及び排気を所定のタイミングで行うようにしている。
【００３０】
この際には、可変バルブタイミング機構２６により、エンジンの回転数に応じて、クランクシャフト１６の角度に対する吸気用カムシャフト１３の角度が可変されるようになっており、脈動波等を利用することにより、燃焼を効果的に行うようにしている。例えば、高速になるに従って、可変バルブタイミング機構２６にて吸気タイミングを早くすることで、排気の脈動波を利用して燃焼室８内の燃焼ガスを吸い出し、この燃焼室８へ混合気が吸い込まれ易くし、燃焼効率を向上させるようにしている。
【００３１】
そして、この場合には、押圧ロッド３４でテンションローラ３１を押圧し、このテンションローラ３１でカムベルト２５を押すことにより、カムベルト２５の張力が所定の値に設定されている。
【００３２】
この際には、張力調整装置本体３３がピンリング３５等を用いることにより印篭構造にて所定の位置に精度良く取り付けられているため、ベルト騒音を防止できる。
【００３３】
すなわち、押圧ロッド３４の中心線Ｏが角度αの範囲に設定され、距離Ｌが所定の値に設定されているため、カムベルト２５の張力を図８の範囲Ｌ１内に納めることができる。従って、カムベルト２５により発生するブーン音とジャッジャ音等の音を聴感評点の良好レベルに保つことが出来る。
【００３４】
因みに、従来では、印篭構造を用いず、単にボルトにより張力調整装置本体３３をエンジンに取り付けていただけであるため、静的ベルト張力が範囲Ｌ２内でバラ付くことから、聴感評点が良好レベルより下がってしまうことがある。このことは、直列４気筒エンジンであるため生じる不具合であり、直列６気筒エンジンの場合には、静的ベルト張力が範囲Ｌ２内でバラ付いたとしても、カムベルト２５の張力変動が直列４気筒エンジンのように大きくならないため、騒音が大きくならないことから問題としてなかった。
【００３５】
してみれば、この発明は、直列６気筒エンジンであれば生じない騒音が、直列４気筒エンジンで、且つ、可変バルブタイミング機構を用いていると発生することを新たに発見し、そのため印篭構造を用いて、より精度良く張力調整装置本体３３の位置決めをして騒音の発生を防止しているものである。
【００３６】
［発明の実施の形態２］
図４には、この発明の実施の形態２を示す。
【００３７】
この実施の形態２は、張力調整装置本体３３の取付構造が実施の形態１と相違している。
【００３８】
すなわち、シリンダブロック１に「ベース体」としての取付けベース３８が固定され、この取付けベース３８に嵌合孔３８ａが形成され、この嵌合孔３８ａに張力調整装置本体３３の先端部３３ｂが嵌合されて印篭構造により位置決めされている。また、この張力調整装置本体３３にフランジ部３３ｃが形成され、このフランジ部３３ｃが取付けベース３８に当接されてボルト３９にて固定されている。
【００３９】
このようにしても取付けベース３８の嵌合孔３８ａと張力調整装置本体３３の先端部３３ｂとの印篭構造により、位置決めが正確になされるため、実施の形態１と同様にカムベルト２５による騒音を防止できる。
【００４０】
他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００４１】
［発明の実施の形態３］
図５には、この発明の実施の形態３を示す。
【００４２】
この実施の形態３は、張力調整装置本体３３の取付構造が実施の形態１と相違している。
【００４３】
すなわち、実施の形態１では、一対のピンリング３５が比較的接近した位置に配置されていたが、この実施の形態３では、一対のピンリング３５が中心線Ｏの両側で前後に離間した位置に配置されている。
【００４４】
このように一対のピンリング３５を実施の形態１よりも離間させることにより、張力調整装置本体３３の位置決め精度をより向上させることが出来る。
【００４５】
他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００４６】
なお、上記各実施の形態では、直列４気筒エンジンのカムベルト張力調整装置２８に、この発明を適用したが、これに限らず、直列４気筒以下であれば、３気筒等でも良いことは勿論である。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明してきたように、各請求項に記載の発明によれば、直列４気筒以下の気筒数のエンジンにおいて、張力調整装置本体が印篭構造により所定の位置に精度良く取り付けられているため、ベルト騒音を防止できる、という実用上有益な効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係るカムベルト張力調整装置や各プーリ等の配置関係を示す図である。
【図２】同実施の形態１に係る図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】同実施の形態１に係るエンジンの断面図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る張力調整装置本体の取付状態を示す正面図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係る張力調整装置本体の取付状態を示す正面図である。
【図６】可変バルブタイミング機構進角０°の場合のカムシャフト回転位置と駆動トルクとの関係を示すグラフ図である。
【図７】可変バルブタイミング機構進角５０°の場合のカムシャフト回転位置と駆動トルクとの関係を示すグラフ図である。
【図８】カムベルトによる発生する各種音の、静的ベルト張力と聴感評点との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１シリンダブロック（ベース体）
13 吸気用カムシャフト
14 排気用カムシャフト
16 クランクシャフト
25 カムベルト
26 可変バルブタイミング機構
28 カムベルト張力調整装置
31 テンションローラ
33 張力調整装置本体
34 押圧ロッド
35 ピンリング

Claims

可変バルブタイミング機構を有する直列４気筒以下の気筒数のエンジンにカムシャフトを回転させるカムベルトが設けられ、該カムベルトの張力を調整するカムベルト張力調整装置の取付構造において、
該カムベルト張力調整装置は、前記カムベルトに接触するテンションローラが可動自在に設けられ、該テンションローラをカムベルト側に押圧する押圧部を有する張力調整装置本体が設けられ、該張力調整装置本体がベース体に印篭構造により位置決めされて取り付けられたことを特徴とするカムベルト張力調整装置の取付構造。
前記印篭構造は、少なくとの２つのピンリングが前記張力調整装置本体とベース体との間に嵌合されて介在していることを特徴とする請求項１記載のカムベルト張力調整装置。